5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kafein

2.1.1 Definisi Kafein

Kafein merupakan senyawa alkaloid xantina yang memiliki bentuk

kristal dan mempunyai rasa pahit yang bekerja sebagai obat diuretik

ringan dan perangsang psikoaktif (Maramis, 2013). Kafein juga

merupakan stimulansia sistem saraf pusat dan metabolik. Kafein juga

menghambat phosphodiesterase dan memiliki efek antagonis pada

reseptor adenosine sentral. Pengaruh pada sistem syaraf pusat terutama

pada pusat-pusat yang lebih tinggi, yang dapat menghasilkan peningkatan

aktivitas mental dan tetap terjaga atau bangun (Novita dan Aritonang,

2017).

Kafein adalah senyawa sejenis alkaloid heterosiklik dalam golongan

methylxanthine, yang merupakan senyawa organik yang mengandung

nitrogen yang memiliki struktur dua cincin atau dua siklik. Molekul ini

secara alami terjadi dalam banyak jenis tanaman sebagai metabolik

sekunder. Fungsinya dalam tumbuhan sebagai pestisida alami yang

melumpuhkan dan membunuh serangga yang memakan tumbuhan

tersebut. Kafein adalah senyawa alkaloid yang terkandung secara alami

pada lebih dari 60 jenis tanaman. Kafein diproduksi secara komersial

dengan cara diekstraksi dari tanaman tertentu serta diproduksi secara

sintesis. Produksi kafein bertujuan untuk memenuhi kebutuhan industri

minuman. Menurut FDA ( Food Drug Administration), dosis kafein yang

diizinkan 100-200 mg/hari, sedangkan menurut SNI 01-7152-2006 batas

maksimum kafein dalam makanan dan minuman yaitu 150 mg/hari dan

50 mg/sajian. Kafein merupakan salah satu jenis alkaloid yang banyak

terdapat dalam biji kopi, daun teh, dan biji coklat (Maramis, 2013).

Kadar kafein yang terdapat pada biji Coffe arabica, dalam satu cangkir

kopi rata-rata mengandung 1-2% kafein, untuk kadar kafein dalam daun

6

teh memiliki kandungan lebih kurang 2% dari daun camelia sinensis, dan

dari biji Theobroma cacao memiliki kandungan sekitar 0,7-2%. Kadar

kafein yang tinggi akan menyebabkan takikardia bahkan pada individu

yang sensitif bisa menyebabkan aritmia, misalnya kontraksi ventrikel

pada bayi yang prematur, aritmia ini dapat dialami oleh orang yang

mengkonsumsi kafein secara berlebihan. Kafein yang dikonsumsi

sebagai zat penyegar dapat bekerja adiktif jika dikonsumsi terlampau

banyak (lebih dari 20 cangkir sehari) (Gunawan dan Wilmana, 2007).

Kafein mempunyai efek farmakologis yang utama yaitu sebagai

antagonis reseptor adenosin yang dapat mempengaruhi fungsi dari sistem

saraf pusat serta dapat menyebabkan gangguan kualitas tidur (Daswin,

2013).

Gambar 2.1 Kafein (Syarif dkk., 2007)

2.1.2 Sifat Kimia Kafein

Kafein adalah alkaloid yang tergolong dalam keluarga methylxanthine

bersama sama senyawa teofilin dan teobromin, yang bersifat sebagai

perangsang sistem saraf pusat. Kafein berbentuk serbuk putih yang

mempunyai rasa pahit yang mempunyai rumus kimia C₈ H₁ ₀ N₄ O₂

dan memiliki struktur kimia 1,3,7-trimetilxantin (Mumin dkk., 2006).

Gambar 2.2 Struktur Kafein (Misra, 2008)

7

Menurut Mumin, dkk. (2006) kafein memiliki:

Berat molekul : 194,19

Nama kimia : Coffein

Kandungan : Tidak kurang dari 98,5% dan tidak lebih

dari 101,0% C₈ H₁ ₀ N₄ O₂ , dihitung

terhadap zat anhidrat.

Pemerian : Serbuk putih atau bentuk jarum

mengkilat putih; biasanya menggumpal;

tidak berbau; rasa pahit. Larutan ini

bersifat netral pada kertas lakmus.

Bentuk hidratnya mekar di udara.

Kelarutan : Agak sukar larut dalam air, dalam etanol,

mudah larut dalam kloroform; sukar larut

dalam eter.

2.1.3 Sumber Kafein

Kafein merupakan senyawa kimia yang sering djiumpai di dalam

makanan dan minuman seperti biji kopi, biji kelapa, teh, buah kola (Cola

nitide) dan lain sebagainya. Teh merupakan sumber kafein yang

mengandung setengah kafein yang dikandung dari kafein kopi. Teh hitam

lebih banyak mengandung kafein daripada beberapa jenis teh lainnya.

Kafein juga biasanya digunakan untuk minuman non alkohol seperti cola,

yang berasal dari kacang kola. Soft drinks biasanya mengandung 10-50

mg kafein. Coklat juga terbuat dari kokoa yang mengandung sedikit

kafein. Efek stimulan yang lemah dari coklat merupakan kombinasi dari

theobromine dan theophylline sebagai kafein (Casal, dkk., 2000).

8

Tabel 2.1 Kandungan Kafein dalam Makanan/Minuman

Produk Minuman Kandungan Kafein (mg)

1 cangkir (180 ml) kopi instan 100 mg

1 cangkir (180 ml) kopi saring 150 mg

1 kaleng (360 ml) cola-cola, pepsi, atau

minuman berkafein lainnya

± 40 mg

1 cangkir (180 ml) teh hijau 15 mg

1 cangkir (180 ml) teh hitam 50 mg

Es teh (340,194 gram) 22-36 mg

Minuman Soda merek pepsi 38 mg

Minuman soda merek cola-cola 34 mg

Minuman soda merek sprite 0 mg

Minuman soda jeruk merek Sunkist 42 mg

1 cangkir (180 ml) coklat panas 10 mg

Krangtingdeng 80 mg

(Bennet dan Bealer, 2002)

2.1.4 Farmakodinamik Kafein

Kafein memiliki efek merelaksasi otot polos, terutama otot polos

bronchus, merangsang susunan saraf pusat, otot jantung, dan juga

meningkatkan diuresis.

a. Jantung

Kadar rendah kafein dalam plasma akan menurunkan denyut jantung,

sebaliknya jika kadar kafein dan teofilin yang lebih tinggi akan

menyebabkan takikardia, bahkan apabila dikonsumsi pada orang

yang sensitif mungkin menyebabkan aritmia yang bisa berdampak

pada kontraksi ventrikel yang prematur.

9

b. Pembuluh darah

Kafein bisa menyebakan dilatasi pada pembuluh darah termasuk

pembuluh darah koroner dan pulmonal, karena efek langsung pada

otot pembuluh darah.

c. Sirkulasi otak

Resistensi pembuluh darah pada otak naik disertai mengurang nya

aliran darah dan O₂ di otak, merupakan refleksi adanya blokade

adenosine oleh Xantin.

d. Susunan saraf pusat

Kafein merupakan perangsang SSP yang kuat. Orang yang

mengkonsumsi kafein biasanya tidak merasa terlalu kantuk, terlalu

lelah, dan daya pikir lebih cepat serta lebih jernih. Tetapi,

kemampuannya dalam bekerja akan berkurang yang akan

memerlukan koordinasi otot halus (kerapian), ketepatan waktu dan

ketetapan berhitung. Efek diatas dapat terjadi karena pemberian

kafein sebanyak 82-250 mg (1-3 cangkir kopi).

e. Diuresis

Kafein dapat juga menyebabkan diuresis dengan cara meningkatnya

produksi urin atau menghambat reabsorbsi elektrolit di tubulus

proksimal. Tetapi efek yang ditimbulkan tersebut sangat lemah

(Syarif dkk., 2007).

2.1.5 Farmakologi Kafein

Kafein merupakan stimulan dari sistem saraf pusat dan metabolisme,

digunakan secara baik untuk pengobatan dalam mengurangi keletihan

fisik dan dapat meningkatkan tingkat kewaspadaan sehingga dapat

menekan rasa kantuk. Kafein juga bekerja untuk merangsang sistem saraf

pusat dengan cara menaikkan tingkat kewaspadaan, sehingga pikiran

lebih jelas dan terfokus dan mengkoordinasi badan menjadi lebih baik

(Ware, 1995).

10

2.1.6 Metabolisme Kafein

Metabolisme kafein bekerja dengan cara diserap sepenuhnya oleh tubuh

melalui usus kecil dalam waktu 45 menit setelah penyerapan dan

disebarkan ke seluruh jaringan tubuh. Pada orang dewasa yang sehat

jangka waktu penyerapannya 3-4 jam, sedangkan untuk wanita yang

menggunakan konstrasepsi oral waktu penyerapannya adalah 5-10 jam.

Pada bayi dan anak memiliki jangka waktu penyerapannya lebih

panjang yaitu 30 jam.

Kafein diuraikan dalam hati oleh enzim sitokhrom P-450 oksidasi

menjadi metabolik 3-dimetilsanthin, yaitu:

a. Paraxanthine (84%), memiliki efek yaitu meningkatkan lipolysis,

mendorong pengeluaran gliserol dan asam lemak bebas didalam

plasma darah.

b. Theobromine (12%), berfungsi untuk melebarkan pembuluh darah

dan meningkatkan volume urin. Theobromine adalah alkaloida

utama didalam kokoa (coklat).

c. Theophyline (4%), berfungsi untuk melonggarkan otot saluran

pernafasan, biasanya digunakan untuk pengobatan asma.

Masing–masing dari hasil metabolisme ini akan dimetabolisme

lebih lanjut dan akan diekskresi melalui urin (Drug Facts

Comparisons, 2001).

2.2 Minuman Ringan

Minuman ringan merupakan minuman yang tidak mengandung alkohol, dan

juga merupakan minuman olahan yang biasanya dalam bentuk bubuk atau

cair yang mengandung bahan makanan atau bahan tambahan lainnya baik

secara alami ataupun sintetik yang biasanya dikemas dalam kemasan yang

siap untuk dikonsumsi (Cahyadi, 2005). Minuman ringan terdiri dari dua jenis

yaitu minuman ringan berkarbonasi dan minuman ringan tanpa karbonasi

(Cahyadi, 2008).

Pada minuman ringan sering ditambahkan zat kafein, pemanis buatan dan

pengawet yang kadar nya perlu diperhatikan, karena apabila mengkonsumsi

11

minuman ringan secara berlebihan dapat memberikan dampak negatif yaitu

membahayakan kesehatan (Hayun dan Citra, 2004).

Fungsi minuman ringan tidak jauh berbeda dengan minuman ringan lainnya

yaitu sebagai minuman untuk melepaskan dahaga, dan menghilangkan haus

(Cahyadi, 2005).

2.3 Kopi

Kopi merupakan salah satu minuman yang banyak disukai oleh banyak

kalangan baik pria maupun wanita, karena kopi banyak dikonsumsi dari

generasi ke generasi. Kopi juga merupakan sejenis minuman yang berasal

dari hasil seduhan biji kopi yang telah disangrai dan juga dihaluskan menjadi

bubuk (Maramis, 2013).

Minuman kopi dikenal mempunyai kandungan kafein yang tinggi. Kopi

bukan satu-satunya tanaman yang mengandung kafein, akan tetapi kadar

kafein dikopi lebih tinggi daripada di tumbuhan lain seperti teh, kola dan

coklat. Minuman kopi sangat digemari banyak orang dari tahun ke tahun.

Penikmat kopi biasanya mengkonsumsi kopi 3-4 kali dalam satu hari

(Maramis, 2013).

2.4 Teh

Teh adalah salah satu minuman yang sangat populer di dunia. Teh dibuat dari

pucuk daun muda tanaman teh (camelia sinensis L. Kuntzae). Berdasarkan

proses pengolahannya, secara tradisional produk teh dibagi menjadi 3 jenis

yaitu teh hijau, teh oolong, dan teh hitam. Teh hijau biasanya banyak

dikonsumsi oleh masyarakat Asia terutama Jepang dan China, sedangkan

untuk teh hitam lebih populer di negara-negara Barat. Untuk teh oolong

hanya diproduksi di China (Hartoyo, 2003).

Teh selain sebagai minuman yang menyegarkan, juga diyakini memiliki

khasiat bagi kesehatan. Pada masyarakat pedesaan, seduhan teh yang kental

biasa digunakan dalam usaha pertolongan pertama pada penderita diare.

Untuk di daerah tertentu, seduhan teh diyakini memiliki manfaat sebagai obat

kuat dan membuat awet muda (Hartoyo, 2003).

12

2.5 Spektrofotometri UV-Visible

2.5.1 Definisi Spektrofotometri UV-Visible

Spektrofotometri merupakan alat untuk mengukur transmitan atau

absorban suatu sampel yang memiliki fungsi panjang gelombang.

Metode yang sering digunakan disebut dengan spektrofotometri.

Spektrofotometri biasanya dianggap sebagai perluasan suatu

pemeriksaan visual dengan studi yang lebih mendalam dari absorbsi

energi. Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai

panjang gelombang dan dialirkan oleh suatu perekam untuk

menghasilkan spektrum tertentu yang khas untuk komponen yang

berbeda (Riyadi, dkk., 2009).

Sinar ultraviolet memiliki panjang gelombang antara 200-400 nm,

sementara sinar tampak memiliki panjang gelombang 400-750 nm

(Gandjar, 2007). Pengukuran spektrofotometri biasanya menggunakan

alat spektrofotometer yang biasanya melibatkan energi elektronik yang

cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spektrofotometer

UV-Vis lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibandingkan

kualitatif (Gandjar dan Rohman, 2007).

Radiasi ultraviolet dan sinar tampak (Visible) diabsorbsi oleh molekul

organik aromatik, molekul yang mengandung elektron-π terkonjugasi

dan atom dengan elektron-n yang menyebabkan transisi elektron di

orbital terluarnya dari tingkat energi dasar ke tingkat energi tereksitasi.

Serapan radiasi tersebut biasanya sebanding dengan banyaknya molekul

analit yang mengabsorpsi sehingga dapat digunakan untuk analisis

kuantitatif (Satiadarma, 2004).

Konsentrasi dari analit didalam larutan ditentukan dengan mengukur

absorban pada panjang gelombang tertentu sesuai dengan hukum

Lambert-Beer. Hukum Lambert-Beer menyatakan bahwa intensitas

yang diteruskan oleh larutan zat penyerap berbanding lurus dengan

konsentrasi larutan (Gandjar, 2007).

13

Keuntungan spektrofotometri yaitu metodenya mudah digunakan dan

akurat, untuk menentukan titik ekivalen ketika tidak bisa ditentukan

oleh titrasi lainnya. Metode spektrofotometri juga murah dan

terandalkan memberikan presisi yang baik untuk melakukan

pengukuran kuantitatif obat-obat dalam formulasi. Kekurangannya

sendiri yaitu selektifitasnya kurang. Metode ini tergantung pada

kromofor masing-masing obat (Watson, 2009).

Metode pengukuran menggunakan prinsip spektrofotometri sinar

tampak adalah berdasarkan absorbsi cahaya pada panjang gelombang

tertentu melalui suatu larutan yang mengandung kontaminan yang akan

ditentukan konsentrasinya. Proses ini sering disebut absorpsi

spektrofotometri dan panjang gelombang yang akan digunakan adalah

gelombang sinar tampak yang disebut kolorimetri, karena dapat

memberikan warna (Lestari, 2009).

Spektrofotometri UV-Visible dapat digunakan untuk informasi

kualitatif dan sekaligus dapat digunakan untuk analisis kuantitatif.

1. Aspek kualitatif

Data spektrofotometri UV-Visible tidak dapat digunakan untuk

identifikasi kualitatif obat atau metabolitnya. Akan tetapi jika

digabung dengan cara lain seperti spektrofotometri infra merah,

spektroskopi massa, dan resonansi magnet inti maka dapat

digunakan untuk identifikasi kualitatif suatu senyawa tersebut. Data

yang diperoleh dari spektroskopi UV dan Visible merupakan

panjang gelombang maksimal, intensitas, efek pH, dan pelarut yang

semuanya dapat dibandingkan dengan data yang sudah

dipublikasikan.

2. Aspek kuantitatif

Aspek kuantitatif yaitu suatu berkas radiasi dikenakan pada

cuplikan (larutan sampel) dan intensitas sinar radiasi yang

diteruskan diukur besarnya. Radiasi yang diserap oleh cuplikan

ditentukan dengan membandingkan intensitas sinar yang diserap

14

jika tidak ada spesies penyerap lainnya. Intensitas atau bisa disebut

kekuatan radiasi cahaya sebanding dengan jumlah foton yang

melalui satu satuan luas penampang perdetik. Serapan dapat terjadi

jika foton atau radiasi yang mengenai cuplikan mempunyai energi

yang sama dengan energi yang dibutuhkan untuk menyebabkan

terjadinya perubahan tenaga. Kekuatan radiasi juga mengalami

penurunan dengan adanya penghamburan dan pemantulan cahaya,

akan tetapi penurunan karena hal ini sangat kecil diabandingkan

dengan proses penyerapan (Gandjar, dkk., 2007).

Hal yang harus diperhatikan dalam analisis dengan spektrofotometri

UV-Visible terutama untuk senyawa tersebut harus diubah terlebih

dahulu menjadi senyawa yang berwarna.

Berikut adalah tahapan yang harus diperhatikan yaitu:

1. Pembentukan molekul yang dapat menyerap sinar UV-Visible

Cara yang digunakan adalah dengan merubahnya menjadi senyawa

lain atau direaksikan dengan pereaksi tertentu sehingga dapat

menyerap sinar UV.

2. Waktu kerja (operating time)

Cara ini bisa digunakan untuk mengukur hasil reaksi atau

pembentukan warna. Tujuannya yaitu untuk mengetahui waktu

pengukuran yang stabil, waktu kerja ditentukan dengan mengukur

hubungan antara waktu pengukuran dengan absorbansi larutan.

3. Pemilihan panjang gelombang

Panjang gelombang yang digunakan untuk analisis kuantitatif yaitu

panjang gelombang yang memiliki absorbansi yang maksimal.

4. Pembuatan kurva baku

Pembuatan kurva baku dilakukan dengan cara membuat seri larutan

baku dengan berbagai konsentrasi kemudian absorbansi tiap

konsentrasi diukur setelah itu kurva yang merupakan hubungan

antara absorbansi dengan konsentrasi.

15

5. Pembacaan absorbansi sampel

Absorbansi yang terbaca pada spektrofotometer hendaknya terletak

antara 0,2-0,8 atau 15% sampai 70% jika dibaca sebagai transmitan

(Gandjar, 2007).

Dibawah ini merupakan uraian bagian-bagian dari spektrofotometri:

1. Sumber lampu: lampu deuterium digunakan untuk daerah UV pada

panjang gelombang dari 190-350 nm, sementara lampu halogen

kuartz atau lampu tungsten biasanya digunakan untuk daerah visible

pada panjang gelombang dari 350-900 nm (Pasaribu, 2011).

2. Monokromator: digunakan untuk mendeskripsikan sinar kedalam

komponen-komponen panjang gelombangnya yang selanjutnya akan

dipilih oleh celah. Monokromator berputar sedemikian rupa sehingga

kisaran panjang gelombang dilewatkan pada sampel sebagai scan

instrument melewati spektrum (Gandjar, dkk., 2007).

3. Tempat cuplikan: cuplikan yang akan dipelajari pada daerah

ultraviolet atau terlihat yang biasanya berupa gas atau larutan

ditempatkan dalam sel atau kuvet, untuk daerah ultraviolet biasanya

digunakan quartz atau sel dari silika yang dilebur, sedangkan untuk

daerah terlihat biasanya digunakan gelas biasa. Sel memiliki panjang

lintasan dari 1 cm sampai 10 cm.

4. Detektor: Detektor menyerap tenaga foton yang mengenainya dan

mengubah tenaga tersebut untuk dapat diukur secara kuantitatif

sebagai arus listrik (Sastrohamidjojo, 2007).

2.5.2 Validasi Metode

Kesahihan metode analisis merupakan suatu prosedur yang digunakan

untuk membuktikan bahwa metode analisis tersebut memberikan hasil

yang diharapkan dengan kecermatan dan ketelitian yang memadai.

Adapun berikut ini parameter-parameter yang didukung pedoman

kesahihan metode analisis yaitu :

16

1. Akurasi

Akurasi adalah ketelitian metode analisis atau kedekatan antar nilai

terukur dengan nilai yang diterima baik nilai konvensi, nilai

sebenarnya atau nilai rujukan (Gandjar dan Rahman, 2007). Untuk

pengujian senyawa obat, akurasi diperoleh dengan cara

membandingkan hasil pengukuran dengan bahan rujukan standar.

2. Presisi

Presisi atau bisa disebut juga kesamaan merupakan ukuran yang

menunjukkan derajat kesesuian antara hasil individual, diukur

melalui penyebaran hasil individual dari rata-rata jika prosedur

diteraapkan secara berulang pada sampel-sampel yang diambil dari

campuran yang homogen (Harmita, 2004). Keterulangan metode

analisis dan biasanya dirumuskan sebagai simpangan baku relatif

dari sejumlah sampel yang berbeda signifikan secara statistik.

Metode bisa dinyatakan mempunyai presisi yang baik apabila

mempunyai nilai RSD 1-2% untuk senyawa aktif dalam jumlah

yang banyak, sedangkan untuk senyawa -senyawa dengan kadar

sekelumit, RSD berkisar 5-10% (Gandjar dan Rahman, 2007).

3. Spesifitas

Spesifitas merupakan kemampuan untuk mengukur analit yang

dituju secara tepat dan spesifik dengan adanya komponen–

komponen lain dalam matriks sampel seperti ketidakmurnian.

Produk degradasi dan komponen matriks (Gandjar dan Rahman,

2007).

4. Batas Deteksi (Limit of detection)

Batas deteksi adalah konsentrasi analit terendah dalam sampel yang

masih dapat dideteksi, meskipun tidak terlalu dapat dikuantitatifkan.

LOD dapat diartikan batas uji yang secara spesifik menyatakn

apakah analit di atas atau di bawah nilai tertentu (Gandjar dan

Rahman, 2007). LOD memiliki rumus yaitu 3(SD/S) dimana SD

didasarkan pada standar deviasi, S yaitu slope kurva baku.

17

5. Batas Kuantifikasi (limit of quantification, LOQ)

Batas kuantifikasi dapat diartikan sebagai konsentrasi analit

terendah dalam sampel yang biasanya ditentukan dengan presisi dan

akurasi yang bisa diterima pada kondisi operasional metode yang

digunakan (Gandjar dan Rahman, 2007). LOQ mempunyai rumus

yaitu LOQ = 10 (SD/S) dimana SD didasarkan pada standar deviasi,

S merupakan slope kurva baku.

6. Linearitas

Linearitas adalah kemampuan suatu metode untuk memperoleh

hasil uji yang secara langsung proposional dengan konsentrasi analit

pada kisaran yang diberikan. Linearitas suatu metode dapat

diartikan ukuran seberapa baik kurva kalibrasi yang

menghubungkan antara respon (y) dengan konsentrasi (x) (Gandjar

dan Rahman, 2007).

18

2.6 Kerangka Konsep

Gambar 2.3 Kerangka konsep

Jurnal analisis kafein

menggunakan metode

spektrofotometri UV-Vis

Hasil uji kuantitatif

menggunakan metode

spektrofotometri UV-Vis

Interprestasi data kadar

kafein yg terkandung di

minuman ringan (kopi,

teh, dan lain-lain) dari

jurnal

Validasi metode

spektrofotometri UV-Vis

Studi literatur analisis

kafein menggunakan

metode spektrofotometri

UV-Vis